Ein methodischer Ansatz zur Konvertierung zon CAD-Modellen aus Dem Cabin-Design zu CPACS-Daten über Visual-Scripting in Grasshopper für Rhino3d.

Abstract

An der Entwicklung in der Luftfahrt sind eine große Anzahl an Fachdisziplinen mit je eigenen Fragestellungen, Methoden und Werkzeugen beteiligt. Um diese auf eingegrenzte Teilaspekte fokussierten Untersuchungsfelder zu einem ganzheitlichen Bewertungs- und Optimierungsprozess zusammenzuführen, ist es notwendig, die so gewonnenen Daten in eine durchgängige Prozesskette zu integrieren. Konzepte eines Digitalen Fadens als Verknüpfung und Integration von Daten über mehrere Anwendungen und Systeme in der Produktentwicklung und Lebenszyklusbetrachtung sind aktuell ein signifikantes Forschungsfeld im Flug-zeugentwurf. Das Kabinen-Design trägt durch neue disruptive Kabinenkonzepte wesentlich zur Entwicklung des Fliegens von Morgen bei, besonders angesichts globaler Herausforderungen wie dem Klimawandel. Ein wesentlicher Aspekt des Gesamtentwurf ist dabei die frühzeitige und ganzheitliche Untersuchung dieser Konzepte unter Berücksichtigung einer Integration der Passagier/Mensch-Sicht als Input in den digitalen Entwurfsprozess. Insbesondere das dem Industrie- und Produkt-Design nahestehende Kabinen-Design nutzt entwurfsmeth-disch Werkzeuge, die sich in Medien und Datenformaten von anderen am Flugzeugentwurf beteiligten Dis-ziplinen unterscheiden. So kommen hier bevorzugt Werkzeuge und Methoden zum Einsatz, die ein unmittel-bares optisches Feedback erlauben. Je nach Entwurfsmethodik kann der Prozess bereits mit analogen Handzeichnungen als initialem Werkzeug beginnen. Dieser Beitrag widmet sich der Frage, wie Methoden aus dem Kabinen-Design mit Daten aus klassischen Ingenieursdisziplinen effektiv gekoppelt werden können. Zur Überbrückung wird eine Schnittstellenmethode entwickelt, die den Austausch von Ergebnissen aus dem Kabinen-Design mit anderen Datenformaten des Vorentwurfs ermöglicht. Mit dem Dateiformat CPACS (Common Parametric Aircraft Configuration Schema) wurde am DLR ein Datenformat entwickelt, das als zentrales Austausch- und Speichermodell für alle Ent-wurfsdaten als Single Source of Truth einen nahtlosen Entwicklungsprozess über Disziplingrenzen hinweg ermöglicht. Dafür wird ein stufenweiser Prozess beschrieben, in dem die Erstellung digitaler CAD-Modelle erfolgt, die über visuelle Skripte in ein zur Weitergabe nutzbares Format abstrakter Datensätze konvertiert werden. Die in diesem Beitrag vorgestellte Methode demonstriert, wie Entwürfe von Kabinenmonumenten und Kabi-nenlayouts am Beispiel von Sitzen von der ersten Entwurfszeichnung über die Erstellung reiner (toter) NURBS-Geometrie bis hin zu in CPACS konforme Datensätze konvertiert werden können. Dafür wird die 3D-Modellierungsumgebung Rhinoceros3D und die darin integrierte Anwendung zur Entwicklung visueller Skripte Grasshopper nutzbar gemacht. Die damit erstellten CPACS-Datensätze ermöglichen eine Integration und rückwirkende Optimierung neuer Entwürfe von Kabinenmonumenten und Kabinen-Layouts in und über die am DLR entwickelten Bewertungsketten, wie verschiedene VR/AR-Anwendungen. Die vorgestellte Methode leistet einen Beitrag zur frühen Integration der Kabinensystem- und Struktur-auslegung im Flugzeugvorentwurf mit einem menschzentrierten Design-Ansatz. Sie erweitert die Bewertung von Kabinen-Designs um zusätzliche Kriterien wie Leistung, Verbrauch, Anschlüsse und Integration in die Rumpfstruktur.